ABSTRACT White matter hyperintensity (WMH) is strongly correlated with age-related dementia and hypertension, but its pathogenesis remains obscure. GWAS identified TRIM47 at 17q25 locus as a top genetic risk factor for WMH formation. TRIM family is a class of E3 ubiquitin ligase with pivotal functions in autophagy, which is critical for brain endothelial cell (ECs) remodeling during hypertension. We hypothesize that TRIM47 regulates autophagy and its loss-of-function disturbs cerebrovasculature. Based on transcriptomics and immunohistochemistry, TRIM47 is found selectively expressed by brain ECs in human and mouse, and its transcription is upregulated by artificially-induced autophagy while downregulated in hypertension-like conditions. Using in silico simulation, immunocytochemistry and super-resolution microscopy, we identified the highly conserved binding site between TRIM47 and the LIR (LC3-interacting region) motif of LC3B. Importantly, pharmacological autophagy induction increased Trim47 expression on mouse ECs (b.End3) culture, while silencing Trim47 significantly increased autophagy with ULK1 phosphorylation induction, transcription and vacuole formation. Together, we confirm that TRIM47 is an endogenous inhibitor of autophagy in brain ECs, and such TRIM47-mediated regulation connects genetic and physiological risk factors for WMH formation but warrants further investigation. SUMMARY STATEMENT TRIM47, top genetic risk factor for white matter hyperintensity formation, is a negative regulator of autophagy in brain endothelial cells and implicates a novel cellular mechanism for age-related cerebrovascular changes.

Myelin degradation is a normal feature of brain aging that accelerates in Alzheimer's disease (AD). To date, however, the underlying biological basis of this correlation remains elusive. The amyloid cascade hypothesis predicts that demyelination is caused by increased levels of the β-amyloid (Aβ) peptide. Here we report on work supporting the alternative hypothesis that early demyelination is upstream of amyloid. We challenged two different mouse models of AD (R1.40 and APP/PS1) using cuprizone-induced demyelination and tracked the responses with both neuroimaging and neuropathology. In oppose to amyloid cascade hypothesis, R1.40 mice, carrying only a single human mutant APP (Swedish; APP SWE ) transgene, showed a more abnormal changes of magnetization transfer ratio and diffusivity than in APP/PS1 mice, which carry both APP SWE and a second PSEN1 transgene (delta exon 9; PSEN1 dE9 ). Although cuprizone targets oligodendrocytes (OL), magnetic resonance spectroscopy and targeted RNA-seq data in R1.40 mice suggested a possible metabolic alternation in axons. In support of alternative hypotheses, cuprizone induced significant intraneuronal amyloid deposition in young APP/PS1, but not in R1.40 mice, and it suggested the presence of PSEN deficiencies, may accelerate Aβ deposition upon demyelination. In APP/PS1, mature OL is highly vulnerable to cuprizone with significant DNA double strand breaks (53BP1 + ) formation. Despite these major changes in myelin, OLs, and Aβ immunoreactivity, no cognitive impairment or hippocampal pathology was detected in APP/PS1 mice after cuprizone treatment. Together, our data supports the hypothesis that myelin loss can be the cause, but not the consequence, of AD pathology.The causal relationship between early myelin loss and the progression of Alzheimer's disease remains unclear. Using two different AD mouse models, R1.40 and APP/PS1, our study supports the hypothesis that myelin abnormalities are upstream of amyloid production and deposition. We find that acute demyelination initiates intraneuronal amyloid deposition in the frontal cortex. Further, the loss of oligodendrocytes, coupled with the accelerated intraneuronal amyloid deposition, interferes with myelin tract diffusivity at a stage before any hippocampus pathology or cognitive impairments occur. We propose that myelin loss could be the cause, not the consequence, of amyloid pathology during the early stages of Alzheimer's disease.